[0001] 本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种基于晋西北黄土丘陵输电工程区土壤种子库重构激活方法。

[0002] 晋西北黄土丘陵区地势较高，坡度平缓，土质疏松且沙性大，气候干燥，植被稀少，水蚀、风蚀交错发生，是山西省内水土流失较为严重的区域，属于生态极脆弱区。

[0003] 在国家能源转型的关键时期，作为电网的重要组成部分和能源转型的基础，输电线路工程的大规模建设虽然有效缓解了山西省电力负荷快速增长的压力，增强了山西省电网输电稳定性、可靠性和安全性，但输电线路工程在建设过程中的土方开挖、植被破坏等不可避免的对当地生态环境造成一定影响，使得周边出现水土流失，生态环境干扰等问题。该区域植被受到输电工程扰动后自行恢复能力较弱，同时复垦土地因地形的原因导致土壤肥力较低、生态恢复进程缓慢。

[0004] 土壤种子库重构激活方法是晋西北黄土丘陵缓坡风沙区输电线路工程生态修复、有效遏制水土流失的重要途径。土壤种子库重构激活技术为实现输电线路工程植被快速恢复，提升植被恢复效果，确保满足国家电网工程领域的水保验收专项指标，为输电线路工程建设顺利验收提供有力保障。

[0013] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1

[0014] 步骤1.1）研究区输电线路工程迹地及周边不同生境样地选择对不同生境的划分指标包括：地形（坡面、平地、台地）、土壤（类型、质地）、植被（植被类型、植物种、盖度）和干扰强度（重度、中度、轻度）；
首先在对研究区输电线路工程迹地及周边地区不同植被群落充分踏查的基础上，按植被和土壤质地划分基本生境，并在此基础上按地形、干扰强度等又细分为不同样地其中，样地干扰源主要为人为活动，干扰形式包括为人为践踏、车辆碾压等，将干扰强度划分为3个等级即轻度干扰：人类活动痕迹近乎于无，只有轻微的扰动；中度干扰：有轻微的人为踩踏和车辆行驶的痕迹，偶见少量垃圾，草本层植物被轻微踩伤；重度干扰：人类踩踏和车辆碾压痕迹明显，草本层植被受到严重踩踏。

[0015] 步骤1.2）土壤种子库空间分布样地设置选取研究区输电线路工程周边分布最广的植被群落，设置不同的样地，样地大小为50m×50m，每个样地按照网格法每隔5m设置一个5m×5m样方。生境片段化是指原有的连续生境被一些与其相异的基质分隔成大小不一的不连续斑块。在晋西北黄土丘陵区，由于输电线路工程的实施，原有的自然生境被分隔成大小不一的不连续斑块，造成严重的生境片段化，对隔离生境斑块内的生态系统组成和过程造成极大影响。

[0016] 结合无人机遥感影像和实地调查，对研究区输电线路工程迹地地形、土地利用状况和受干扰情况进行分析，选择多个斑块，斑块的边界为道路（含临时便道）或大的冲沟。在研究区输电线路工程迹地斑块内按照距斑块边缘距离梯度设置若干个15m×15m梯度样方，每个梯度样方内随机设置3个5mx5m次级样方进行种子采样。

[0017] 根据样方中心到斑块边缘的距离，将斑块内所选的样方分成3个等级：边缘样方、中部样方和内部样方。其中，边缘样方中心距离斑块边缘<50m，中部样方中心距离斑块边缘50‑100m，内部样方中心距离斑块边缘>150m。

[0018] 为便于后续模型计算和分析，给边缘、中部和内部样方的边缘梯度等级分别赋值为1、2和3，表示样方到边缘的距离逐级增大。统计每个隔离斑块的属性（面积、周长、形状指数等）和内部样方数量。

[0019] 步骤2）样地调查、采样与指标测定步骤2.1）样地植被调查
在植被生长的高峰期对各样地的地上植被（AbovegroundVegetation，AGV）进行调查。西北黄土丘陵缓坡风沙区输电线路工程样地的地上植被采用“样线‑样方法”，每个样地平行设置3条30m的样线，在每条样线上随机设置5个大小5m×5m的样方；
研究区不同斑块样地中，每个样地大小15m×15m，在样地内随机选取3个5m×5m的方，调查样方内植物的种类、数量和盖度；
在土壤种子库空间分布样地，对样地网格样地内5m×5m的样方进行植被实地调查，调查包括植物的种类、数量和盖度，同时使用无人机对10m×10m样地进行航拍，并结合地面实地调查，确定主要灌木和草本斑块的空间坐标和冠幅。

[0020] 步骤2.2）土壤采样与理化性质测定在研究区不同样地，每个样地分层（0‑5cm、5‑10cm）采集3个土壤样品。测定土壤理化性质指标包括:土壤容重、孔隙度、砾石含量、粒径组成、含水率、pH、有机质、全氮、全磷、全钾。土壤容重、孔隙度采用环刀法测定；砾石含量采用筛重法测定；土壤粒径组成采用吸管法‑SEDIMAT4壤粒径分析系统测定；土含水率采用土壤水分速测仪测定，并采样用烘干法进行标定；土壤pH值使用pH计测定；土有机质采用重铬酸钾稀释热法测定；将样催化消煮后使用全自动化学分析仪测定全氮和全磷；全钾采用NaOH熔融‑原子吸收火焰法测定。

[0021] （3）土壤种子库采样根据种子在土壤中存留的时间，可将土壤种子库分为短暂土壤种子库和持久土壤种子库。所述步骤2.3）中研究区每年10月种子散落高峰期，土壤种子库的输入量达到最大，此时间段采集的种子库作为总体土壤种子库；
每年5‑6月是种子萌发的季节，种子库会因种子萌发而大量输出，存留种子为一年中最少，此时间段采集的种子库作为持久土壤种子库；
总体土壤种子库和持久土壤种子库的差值作为短暂土壤种子库。

[0022] 本实施例分别于2023年和2023年6月下旬和10月下旬采集持久土壤种子库和总体土壤种子库，二者差值作为短暂土壤种子库。

[0023] 在不同生境和斑块样地中，分别在每个5m×5m的样方用环刀按“五点法”取样5个，取样深度0‑5cm和5‑10cm，将同一样方同深度的土样混合、装袋。在土壤种子库空间分布样地，采样时间仅在秋季，样本代表总体土壤种子库；分别在5m×5m样方和1m×1m次级样方内，用环刀按“五点法”取样5个，取样深度0‑5cm。实施例2

[0024] 基于晋西北黄土丘陵输电工程区土壤种子库重激活方法，包括晋西北黄土丘陵区土壤种子库影响因素和机理研究：通过野外调查、采样、萌发实验、室内分析相结合的方法，对晋西北黄土丘陵区（偏关县、河曲县、保德县和兴县）土壤种子库、植被、土壤相互之间关系和影响机理进行研究，通过实地模拟实验，对不同降雨梯度和水肥赤霉素耦合两种情形下的土壤种子库激活效应进行研究，可分析土壤种子库在晋西北黄土丘陵区退化生态系统植被恢复过程中的作用机理与潜能，提出适宜晋西北黄土丘陵缓坡风沙区输电线路工程迹地土壤种子库的激活方法。具体的技术路线如图1所示。

[0025] 以晋西北黄土丘陵区输电工程迹地周边0～5cm表土为实验材料，分别在人工模拟降雨水肥赤霉素耦合两种情形下，设置不同变量梯度，采用对比实验设计和响应面法设计在野外布设盆栽实验，观测不同条件处理下种子萌发时间、数量、物种组成及幼苗定居特征，同时结合土壤水分连续测定结果，对比分析土壤种子库不同物种萌发及幼苗初期生长对降雨变化、不同水分、肥、赤霉素等条件的响应特征，得到适宜晋西北黄土丘陵缓坡风沙区输电线路工程迹地土壤种子库的激活方法。

[0026] 将采集的土壤种子库样本风干、过筛、去除杂物，转入萌发盆中，厚度约2cm，萌发盆的底部为8cm厚高温灭菌的细沙。实验前期覆盖无纺布，避免阳光直晒和外来种子的影响。实验前期，喷洒适量浓度的赤霉素(GA3，0.05%)打破种子休眠，每天浇水2次，保持盆中土壤湿润。种子萌发后，对幼苗进行鉴定计数后拔除，若幼苗过小无法鉴别，继续培养，直至识别出所有幼苗的种属为止。实验中后期，再次喷洒适量浓度的赤霉素，尽量使种子萌发完全。若最后连续15天样中不再有新种子萌发，即可结束萌发实验。

[0027] （1）实验因素和梯度确定水分作为影响植物种子萌发和植物生长的主要限制性因子。本发明基于研究区测得矿区所采0 10cm表的平均饱和含水率，故设置3个水分梯度。氮、磷作为陆地生态系统常~
见的限制性因子，也是植物生长所必需的大量营养元素，在一定程度上可促进种子的萌发，‑2
考虑将氮、磷作为土壤种子库激活的因素。参考前人的研究，当氮、磷分别位于5 20g.m 、5~ ~
‑2
15g.m 范围时，研究区土壤种子库的萌发及幼苗初期生长效果较好，故氮肥施加梯度分别‑2 ‑2
为5、10、20g.m ，磷肥施加梯度分别为5、10、15g.m 。

[0028] 相关研究表明土壤种子库（特别是持久土壤种子库）中有大量种子处于休眠状态，施加赤霉素能够有效打破种子休眠，参考前人的研究，并结合前期萌发实验结果，设置赤霉素用量梯度为0.02%、0.05%、0.1%。综上，得到氮肥、磷肥、水分和赤霉素四个因素的梯度水平，按照Box‑Behnken中心组合设计四因素三水平的响应面优化试验。

[0029] （2）实验材料与方法本发明采用氮肥为尿素(CH4N2O)，磷肥为磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)，赤霉素型号为赤霉素920(GA3)，有效成分含量4%。盆裁中覆盖表土厚度约为3cm。其中氮、磷肥于试验前期和表土混合施用，赤霉素在试验第3天、第15天和第30天分3次随水分一同施入，为了避免光照的影响，赤霉素仅在傍晚施入，施加过程中适当翻动土壤。

[0030] 试验地点位于研究区外围，试验期间每日早晨、傍晚分别用水分速测仪测定一次土壤体积含水量(土壤含水率利用环刀烘干法进行标定)，即2次/天，并每次补水至水分梯度范围内。同时，每日观察并记录土壤种子库萌发的物种种类和数量，对无法鉴定的幼苗进行标记，待其继续生长至可以鉴定为止待生长季结束后测定和分析指标包括7项：萌发幼苗总数、萌发物种数、多年生植物数量、地上生物量、Margalef丰富度指数、Shannon‑Wiener多样性指、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数。

[0031] 响应面分析法（RSM）是一种结合实验结果和数学模拟寻找最优试验条件的方法，包括试验设计、建立模型、检验模型、寻找最佳试验方案等技术步骤，它的原理是从所有试验组中挑选具有代表性的组合进行试验测定，进而对实验的整体情况进行模拟，一般采用多元二次回归方程（也可视情况采用多元三次回归方程）对非线性数据进行处理，用回归方程模拟试验中多因素与响应值关系，通过对过程的回归拟合，生成等高线和响应曲面，找到所设计的所有因素与响应值之间的关系，并且计算出各个因素的最佳值。该方法具有试验次数少、周期短、精度高等优点，能有效地优化基础试验条件，在生产和试验中成为解决多变量多因素问题的一种有效试验设计和分析方法。

[0032] 基于上述研究结构建立示范区之后进行第三次采样，调查生态恢复后的输电工程迹地土壤种子库，与周边未受输电工程影响的区域进行对比，评估土壤种子库激活的条件和激活效应的关键技术方法在实际生态修复中的表现效果。

[0033] 以上仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。